Управление освещением

В разделе «Настройка длительностей сигналов» настоящего руководства приводится детальная информация, касающаяся длительностей временных интервалов. Применение осциллографа без специального устройства синхронизации может быть полезно для общей проверки качества сигналов и влияния терминаторов. При проверке следует обращать внимание на следующие явления: высокочастотный шум, низкочастотный шум (возникающий из-за влияния сети электропитания частотой 50 или 60 Гц), искажения формы сигнала (скругление углов меандра), недостаточное напряжение на дальнем конце кабеля. Отражение сигнала из-за плохой работы терминатора будет наблюдать сложнее. Для этого потребуется надежная синхронизация осциллографа.

Специализированное оборудование для тестирования DMX512.

В настоящее время существует много различного оборудования, которое позволяет анализировать сигнал DMX512, определять причину ошибок и способствовать их устранению. Оборудование для тестирования DMX512 обладает следующими возможностями:

• вывод информации об уровнях нескольких каналов

• тестирование диммеров

• вывод информации по временным интервалам приходящего сигнала и отклонениям формы сигналов

• регулирование выходных временных характеристик сигнала

• обеспечение синхронизации осциллографа

• модификация или фильтрация стартовых кодов

• регенерация пакета DMX512 с большей скоростью.

Производители и разработчики систем DMX512 должны максимально использовать возможности этого оборудования для того, чтобы быть уверенными в том, что их оборудование полностью соответствует стандарту DMX512 (1990).

Обнаружение и исправление типичных ошибок.

Большинство проблем при использовании стандарта DMX512 связано с неправильным использованием терминаторов, некорректной разводкой кабелей и с возникновением паразитных контуров при неудачном заземлении. Перед тем, как начать проводить полный комплекс сложных тестов для обнаружения причины неисправности, рекомендуется провести следующие простые проверки.

• Не подключено ли слишком много устройств в линии?

• Не слишком ли велика ее нагрузка?

• Это может произойти в том случае, когда в линии находится несколько DOL устройств.

• Если эти устройства не применяются, то в одной линии может находиться до 32 устройств, отвечающих стандарту EIA485. Установлен ли терминатор в линии?

• Терминатор должен быть один на дальнем конце линии. Сопротивление терминатора должно быть порядка 120 Ом. Все ли проводники в кабеле подсоединены к обоим разъемам?

Устройства, работающие с DMX512, обычно продолжают работать даже в том случае, когда не подключен проводник с инвертированными данными (штырек 2).

Однако при этом в большинстве случаев возникают сбои в работе системы. Не отсутствует ли какой-либо из сигналов передачи данных? Это обычно приводит к тому, что нормальная работа системы перемежается со случайным миганием и т.п. Приводит ли применение оптической изоляции к уменьшению или полному исчезновению проблемы? Если так, то скорее всего ваша система страдала из-за образования паразитных контуров с замыканием через землю. Вероятно вам следует иначе проложить кабели электропитания для уменьшения этого эффекта.

Кроме того, может оказаться необходимым применить оптическую изоляцию на некоторых линиях DMX512 или даже для всей сети в целом.

Описание стандарта EIA485 (RS485).

Стандарт DMX512 разработан для проведения обмена информацией по кабелям с использованием промышленного стандартного интерфейса EIA485 (часто называемого RS485). Стандарт EIA485 является описанием электрических уровней интерфейса, используемых напряжений и токов, а также схемотехники. Отсюда следует, что возможно безопасное подключение любого устройства DMX512 к любому устройству, отвечающему стандарту EIA485 (например, к компьютеру или любому другому устройству).

Однако сигналы, передаваемые в соответствии со стандартом DMX512, будут являться бессмысленными для любого устройства EIA485, за исключением тех устройств, которые тоже поддерживают стандарт DMX512. Стандарт EIA485 определяет, что соединение между передающим и принимающим устройствами осуществляется с помощью двух или трех проводов: провод с данными, провод с инвертированными данными и, часто, нулевой провод (земля, 0 В).

Два провода с данными представляют собой витую пару, которая заключена в металлический экран, который представляет собой нулевой провод. Использование такого кабеля позволяет уменьшить влияние помех и шумов. Данные по линии пересылаются в виде последовательности импульсов высокого и низкого уровня.

Считается, что по линии передается импульс высокого уровня в том случае, когда провод с данными находится под положительным потенциалом относительно провода с инвертированными данными. Аналогично считается, что по линии передается импульс низкого уровня в том случае, когда провод с данными находится под отрицательным потенциалом относительно провода с инвертированными данными.

В некоторых системах нулевой провод используется только в качестве экрана и не подключается к схеме принимающего устройства (см. раздел «Изоляция сети»). Метод передачи, при котором по одному проводу пересылается нормальный сигнал, а по другому - инвертированный, называется балансированной передачей.

Для декодирования сигнала принимающее устройство оценивает разность потенциалов между этими двумя проводами. Любое внешнее воздействие на кабель (электромагнитное и т.п.) будет в одинаковой мере влиять на оба провода, а следовательно будет игнорироваться принимающим устройством. Два провода, по которым производится передача сигнала, скручены в витую пару для того, чтобы гарантировать, что влияние внешних возмущений в одинаковой мере скажется на обоих проводах.

Использование витой пары для ослабления влияния помех является более эффективным, чем применение экрана. По этой причине, не рекомендуется использовать кабель, в котором два нескрученных провода находятся в экране. Такие кабели обычно используются для бытовой и аудио-аппаратуры.

Уровни напряжений в соответствии со стандартом EIA485.

Согласно стандарта EIA485 принимающее устройство должно определять разность потенциалов между двумя проводами с данными порядка 200 милливольт (200 мВ, 0.2 В). Это позволяет принимающему устройству корректно функционировать даже в том случае, когда на линии передачи сигнала имеет место большое падение напряжения.

Обратите внимание на то, что устройства, использующие оптическую изоляцию DOL, могут не отвечать этим требованиям. Светодиод, расположенный внутри изолятора, обычно требует для своей нормальной работы напряжения порядка 1 В. Это является еще одной причиной, по которой устройства DOL вызывают проблемы в сети и не рекомендуются для использования.

Стандарт EIA485 также допускает, что оба провода с данными могут находиться под общим потенциалом смещения относительно нулевого (заземляющего) провода. Потенциал смещения должен находиться в пределах от +12 В до -7 В. Это означает, что нулевые точки передающего и принимающего устройств могут не соединяться непосредственно друг с другом в том случае, если разность потенциалов между ними постоянна и лежит в диапазоне от +12 В до -7 В.

	Минимум		Максимум
Логический уровень	Данные +	Данные -	Данные +	Данные -
0	-7 В	-6.8 В	+11.8 В	+12 В
1	-6.8 В	-7 В	+12 В	+11.8 В

 

Обратите внимание на то, что не допускается для одной линии иметь потенциал смещения +2.5 В, а потенциал смещения для другой линии изменять в пределах от 0 В до +5 В. Стандарт EIA485 требует, чтобы изменение разности потенциалов между нулевыми точками устройств не превышало 200 мВ. Максимально допустимые отклонения напряжений по стандарту EIA485 (измерения проводятся между любым из проводов с данными и экраном - штырек 1).

Если потенциал смещения проводов с данными выходит за указанные пределы, это может привести к повреждению электронной части принимающего и передающего устройств.

Биты и байты.

Стандарт EIA485 (RS485) описывает физические уровни, но не сами сигналы и их назначение. Стандарт DMX512 детально описывает все используемые сигналы, оставляя, тем не менее, возможность для маневрирования. Эта гибкость позволяет для различных нужд и различных бюджетов находить приемлемые решения. Например, стандарт не требует, чтобы происходила передача информации о всех 512 каналах. Если можно обойтись меньшим числом каналов, то стандарт разрешает уменьшать номер последнего канала в посылке. Основой любого протокола обмена данными является набор кодов.

Каждый код является уникальной комбинацией импульсов высокого и низкого уровня, которые мы будем называть битами. Передача битов производится через определенные, ранее заданные временные интервалы, которые для стандарта DMX512 составляют 4 микросекунды (4 мкс). В стандарте DMX512 каждый код имеет длину 8 бит и называется байтом. 8 битов позволяют задать 256 различных комбинаций или кодов, что в свою очередь позволяет производить выбор 256 уровней каналов - от 0 до максимума (255).

Прилагается таблица (в формате PDF размером 55 кВ), которая облегчает преобразования кодов. В дополнение к битам, которые образуют байт, необходимо маркировать начало и конец байта для того, чтобы принимающее устройство синхронно принимало сигнал. С этой целью к байту добавляется еще 3 бита. Один стартовый бит низкого уровня и два завершающих бита (стоп-бита) высокого уровня. В том случае, когда по линии не производится передача информации, ее уровень находится в высоком состоянии. При получении стартового бита низкого уровня принимающее устройство начинает считывать следующие за ним 8 битов с интервалами в 4 мкс. После этого принимающее устройство полагает, что линия переходит в состояние высокого уровня на период, равный 8 мкс (два стоп-бита). Затем линия может или оставаться в состоянии высокого уровня (нет передачи данных), или перейти в состояние низкого уровня, что означает, что новый стартовый бит предваряет передачу нового байта.

Таким образом, для передачи каждого байта необходимо 11 бит. На саму передачу потребуется 4 мкс х 11 = 44 мкс на один байт. Комплект из 11 битов будем называть фреймом.

Если бы передача битов по линии DMX512 происходила бы непрерывно (т.е. без пауз между отдельными фреймами), за одну секунду можно было бы передать 250000 бит, при условии, что на передачу одного бита требуется 4 мкс. Полученная величина характеризует скорость передачи по линии DMX512. Обычно говорят, что скорость передачи по линии DMX512 составляет 250k бод. (1 бод = 1 бит в секунду - для последовательной передачи данных).

Тем не менее DMX512 является асинхронным протоколом. Это означает, что любой фрейм может быть послан в любой момент, когда линия не занята. В действительности большинство консолей или регулярно, или время от времени вставляют паузы между фреймами. Обычно это происходит из-за того, что консоль перегружена вычислениями и не может вставить новый фрейм сразу после окончания предыдущего.

Пакет DMX512.

Протокол DMX512 поддерживает до 512 каналов, информация о состоянии которых выводится последовательно, начиная с канала 1 и заканчивая каналом с максимально возможным для данной консоли номером (этот номер может быть меньше 512). Стандарт DMX512 не позволяет производить передачу информации о более чем 512 каналах несмотря на то, что технически возможно и большее число.

Некоторые типы конвертеров «аналоговый сигнал - DMX» могут соединяться вместе до тех пор, пока общее количество передаваемых каналов не превысит 512.

Использование более 512 каналов на линии DMX512 не соответствует стандарту USITT и может привести к возникновению проблем на некоторых принимающих устройствах.

Консоли, которые обеспечивают работу с более чем 512 каналами, обычно имеют два или более выходных разъема DMX512 (см. подраздел «Смещение адреса при использовании нескольких линий DMX512»). Каналы DMX512 не следует путать с каналами консоли или каналами диммеров. При использовании функции перекоммутации один канал консоли может управлять несколькими каналами DMX512.

Может быть и такой случай, когда канал консоли не управляет ни одним каналом DMX512. В свою очередь каналы DMX512 могут подключаться к одному или нескольким диммерам, либо не подключаться ни к одному из диммеров вообще.

Для того, чтобы принимающее устройство могло выделить канал 1 в посылке, в линии формируется специальный импульс break. (Вспомните, что все 256 возможных кодов используются для передачи информации об уровнях каналов). Сигнал break представляет собой импульс низкого уровня длительностью не менее 88 мкс (88 мкс - это длительность двух фреймов, т.е. двух полных байтов вместе с их стартовыми битами и стоп-битами). Наличие такого импульса говорит о том, что следующая за ним информация представляет собой новый пакет данных по уровням каналов. По окончании импульса break линия на некоторое время переходит в состояние высокого уровня. Это импульс высокого уровня называется меткой после сигнала break (Mark-After-Break или MaB) (см. раздел «Настройка длительностей сигналов»). После импульса MaB посылается специальный код.